Если Вы хоть раз видели соревнования по мотокроссу, то могли наблюдать, что во время старта переднее колесо отрывается и мотоцикл разгоняется на заднем колесе. Для автомобиля такой способ старта чреват опрокидыванием этого авто назад.
От чего зависит продольная устойчивость автомобилей и какие меры предпринимают, чтобы ее обеспечить, вот те вопросы на которые мы ответим в этой статье и разберем самый яркий пример - драгстеры.
Для разбора вопроса необходимо применить условия равновесия для автомобиля, но для этого надо перейти в систему отсчета, связанную с самим автомобилем, так как в этой системе автомобиль покоится и можно применять законы статики.
В такой системе отсчета под действием сил, изображенных на рисунке автомобиль покоится. Здесь N1,N2 - силы реакции, P - вес автомобиля, Fи - сила инерции, равная произведению массы автомобиля на ускорение относительно ИСО. В этой системе мы можем использовать хорошо известные статистические условия равновесия: сумма всех сил равна нулю и сумма моментов всех сил относительно любой точки ( а мы возьмем точку А) равна нулю.
Дальше разберем критический случай - автомобиль на грани опрокидывания, то есть тот момент, когда передние колёса уже не давят на дорогу (N1=0). Значит весь вес автомобиля приходится на задние колеса. из физических формул и законов (N2=mg, Fтр=kN2, условий равновесия) получается k=L2/h.
Это и есть условие опрокидывания автомобиля (отрыва передних колес). Если k<L2/h, то колеса не отрываются,
k=L2/h - грань отрыва,
k > L2/h - отрыв колес (возможно опрокидывание).
Из этих условий вытекает следующее, чтобы не было опрокидывания необходимо удлинять базу (расстояние между осями колес) и уменьшать высоту центра масс. С серийными авто все понятно, везде эти требования выполняются, а вот с гоночными не так все просто.
Например, популярным гоночным видом является драг-рейсинг. В нем машина, стартуя с места, должна пройти короткий отрезок по прямой (милю, километр, но чаще длина драга - 401 метр). По сути все соревнование - это старт, так как финиш авто проходит на максимальной скорости.
Давайте посмотрим на характерный драгстер и на его внешний вид. Тонкие передние колеса для уменьшения лобового сопротивления, огромные задние (они все заднеприводные). И длина, смотрите какой он длинный. Объясняю почему.
Задние колеса драгстера покрывают специальным раствором для увеличения коэффициента трения к. Он, за счет этой специальной краски, достигает коэффициента равного двум. При таком коэффициенте трения задних колес с дорогой базу надо увеличивать до 6 метров. А это приводит к увеличению массы, поэтому драгстеры стараются по максимуму облегчить, а это приводит к отрыву передних колес. Замкнутый круг.
Выход был найден следующий: у задних колес были прикреплены рамы с роликами (или роликом). Он и препятствует опрокидыванию. Ролик упирается в дорогу при отрыве передних колес и снимает нагрузку с задних.
Вот такая непростая и увлекательная история. Жду Вашего фидбека - комментарий и пожеланий.
Подписывайтесь, делитесь в соцсетях. Не забывайте про лайки.
